Российские ученые создали сверхпрочный материал, выдерживающий экстремальные нагрузки и высокие температуры. Как сообщила пресс-служба Минобрнауки РФ порталу Наука Mail, его производят быстро, дешево и эффективно — методом улучшения свойств керамики.
Университет МИСИС — лидер в области материаловедения в России: наши разработки традиционно востребованы в высокотехнологичных и наукоемких отраслях экономики. Коллектив исследователей под руководством молодого талантливого ученого Дмитрия Московских создал керамический композит, способный выдерживать экстремальные нагрузки в агрессивной среде. Его главное преимущество — сочетание высокой прочности и улучшенной трещиностойкости. Новый материал перспективен для применения в аэрокосмической сфере, металлургии, машиностроении, энергетике.
Карбидная и боридная керамика используется для защитных покрытий, инструментов, элементов ракетных двигателей и компонентов ядерных реакторов. Но такие материалы хрупкие — плохо поглощают энергию удара. Этот недостаток есть даже у современных тугоплавких керамик.
Ученые МИСИС и ИСМАН РАН разработали технологию получения двухфазной высокоэнтропийной карбид‑боридной керамики: она позволяет равномерно распределять два типа твердых фаз на микроуровне.
Секрет прочности кроется в механизме разрушения. В обычной керамике трещины идут прямо сквозь зерна материала. В новом композите они вынуждены огибать частицы и идти по границам зерен. Так путь разрушения становится длиннее и сложнее, что значительно повышает вязкость керамики.
Исследователи синтезировали материал за один этап — с помощью самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и искрового плазменного спекания. Образцы показали повышенную плотность и однородность структуры, твердость — 22 ГПа и ударную вязкость — 5,6 МПа. Для сравнения: у однофазного высокоэнтропийного композита — 18,8 ГПа и 4,2 МПа соответственно. Работа опубликована в журнале Materials Science and Engineering: A (Q1).
Наш метод позволяет получать улучшенную керамику с минимальными усилиями. Он сокращает время и экономит средства за счет совмещения стадий синтеза в одном технологическом цикле, а также благодаря самораспространяющейся реакции, которая минимизирует внешние энергозатраты.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что российские ученые создали сплав для автомобилей будущего.
